《无线传播环境》课件

无线传播环境探索无线通信技术在现代生活中的广泛应用从信号传播机制到设备性能,深入了解无线网络的独特挑战与优势引言无线传播革命移动终端普及技术不断创新无线通信技术的不断进步改变了人类的生活智能手机、平板等移动设备已成为人们日常从2G到5G,无线技术的发展为人们带来了全方式高效的无线传播为移动互联网等应用生活中不可或缺的工具无线连接使人们随新的体验未来6G等更高性能的网络将再提供了基础支撑时随地保持联系次改变生活无线传播简介无线传播是指利用电磁波在空间中进行信息传输的技术它可以实现远距离、高速率、移动性等优势,广泛应用于通信、广播、雷达等领域无线传播基于电磁波的发射、传播和接收,需要考虑波的频率、功率、指向性等特性无线传播需要遵循电磁波传播规律,充分利用频谱资源,克服通道衰减、干扰等影响它为移动互联网、物联网等新兴应用提供了技术基础未来无线传播技术发展还需要提高传输速率、降低功耗、增强安全性等无线传播的特点随时随地灵活便捷无线通信可以实现任何时间任何地点的信息交互,打破了有线连接的用户无需固定连接,可以轻松移动并保持通信,提高了工作和生活的便局限性利性网络覆盖广泛动态组网无线网络能够覆盖广阔地域,为偏远地区的用户提供连接,扩大了服务无线网络可以适应环境变化,动态调整网络拓扑结构,提高了网络的灵范围活性无线传播的优势灵活性成本节约12无线传播不受地理位置限制,可无需铺设昂贵的有线电缆,大幅以快速部署,更加灵活便捷降低了基础设施建设成本移动性扩展性34用户可以在移动中保持稳定的无线网络易于扩展,可以快速适连接,享受良好的使用体验应用户需求的变化无线传播的挑战干扰问题安全隐患无线电信号易受到各种电磁干扰的影无线链路容易被窃听和入侵,需要加强响,需要采取有效的抑制措施安全防护和加密技术覆盖范围带宽瓶颈无线信号容易衰减和遮挡,需要优化网无线频谱资源有限,需要提高频谱利用络拓扑和覆盖结构效率和带宽管理能力无线网络体系结构无线终端1如智能手机、平板电脑等移动设备无线接入网2提供无线上网服务的基础设施骨干网络3连接无线接入网和互联网的高速网络互联网4提供全球互联互通的大型网络无线网络体系结构由四层组成:终端设备、无线接入网、骨干网络和互联网终端设备通过无线接入网接入到骨干网络,然后连接到互联网,实现全球范围内的信息传输和共享这种分层结构让无线网络具有良好的可扩展性和灵活性无线网络技术分类蜂窝网络技术无线局域网技术无线感知网技术其他技术包括2G、3G、4G和5G等移基于IEEE

802.11标准,如Wi-Fi利用无线传感设备构建物联网如无线电视广播、卫星通信等动通信技术,采用小型基站组、蓝牙等,适用于室内和局部,实现广泛的物体感知、数据专用无线技术,满足特殊应用网,提供广覆盖、高移动性的区域的高速无线接入采集和信息交互需求通信服务蜂窝网络技术蜂窝网络基础蜂窝网络是一种移动通信技术,以小型基站为单元构建大型网络系统每个基站覆盖一定区域,手机在网络中移动时可在不同基站间顺畅切换这种设计提高了频谱利用率和网络覆盖范围技术演进从2G到5G,蜂窝网络技术不断升级,实现了从仅支持语音通话到高速移动互联网接入的飞跃发展未来6G技术将进一步提高宽带速率、降低时延,并支持更多新兴应用场景无线局域网技术无线局域网WLAN采用IEEE

802.11系列标准,利用无线电或红外线来实现数据传输主要特点是覆盖范围较小,但传输速率较高广泛应用于家庭、办公和公共场所的连接常见的WLAN技术包括Wi-Fi、蓝牙等这些技术可以实现PC、手机等设备在较小范围内的无线连接,提高移动办公和娱乐的便利性无线感知网技术物联网技术的重要组成无线感知网是物联网的核心支持技术之一，主要包括无线传感器网络、射频识别RFID以及智能设备网络等这些技术能够实现对各种物理对象的自动感知和识别广泛应用场景无线感知网技术广泛应用于智慧城市、智能交通、工业自动化、智能家居等领域，为物联网提供底层的感知和连接能力第代移动通信技术5技术概述网络架构应用场景5G5G5G5G是第五代移动通信技术,相比4G提供更快5G网络架构采用独立组网和非独立组网两5G网络可以广泛应用于智能城市、工业自的速度、更低的延迟和更广泛的连接它采种方式,融合了蜂窝网、无线局域网和物联动化、远程医疗、虚拟现实等多个领域,为用毫米波频段、大规模天线阵列和网络功能网等多种接入技术,构建了更加灵活和高效各行业带来全新的数字化转型机会虚拟化等新技术的网络体系技术概述5G大幅提升速度超低延迟125G通信网络可以支持高达5G网络的时延可以达到1毫秒10Gbps的下载速度,相比4G提级别,为虚拟现实、自动驾驶等升了数十倍应用提供支持大连接能力智能化网络345G可同时支持100倍于4G的连5G网络具有高度的自适应性和接密度,为物联网应用铺平道路智能化,可根据实时需求动态分配资源技术优势5G高速传输超低时延广泛覆盖支持海量设备5G网络凭借其先进的技术可5G网络的延迟时间可以达到15G网络可以实现从城市到农5G网络可支持每平方公里高以实现高达10Gbps的峰值下毫秒以下,远低于4G网络,这对村的全面覆盖,为人们提供更达100万个联网设备,满足物联载速度,相比4G网络大幅提升,需要实时反馈的应用如远程医加均等的网络接入体验,缩小网时代海量联网设备的需求满足用户对高带宽应用的需求疗、自动驾驶等至关重要数字鸿沟网络架构5G核心网15G核心网采用全IP软件化架构，实现网络分片、边缘计算等新特性接入网RAN25G接入网支持毫米波和超高频等频段，提供超高速和大容量的无线接入传输网络3采用光纤和微波等技术构建高性能的5G传输网络，支撑海量接入设备应用场景5G智慧城市远程医疗5G技术可以支持人工智能、物联网等5G的高带宽和低时延特性可以支持远在城市管理、交通调度、公共服务等程手术、远程医疗监护等应用，大幅领域的广泛应用提高医疗服务质量自动驾驶智能制造5G网络可以为自动驾驶车辆提供实时5G技术可支持工厂设备远程监控和生的路况信息和安全预警,确保行车安全产线自动化,提高制造效率和灵活性技术展望6G更广泛的频段利用全新的网络架构6G将利用更高频谱,如太赫兹频谱,以满足未来海量数据传输需求6G网络将采用软件定义、云原生和边缘计算等新技术,实现更灵活的网络部署和管理全新应用场景极致的传输性能6G将支持虚拟现实、全息投影等新兴应用,提供身临其境的沉浸式6G将达到TB级别的峰值速率和微秒级的时延,满足未来海量互联设体验备的需求室内无线传播室内无线传播是指在建筑物或其他封闭空间内进行无线电波传播的过程与户外环境相比,室内传播受到建筑物障碍、反射、折射、绕射等因素的影响更为复杂这种复杂的传播环境给无线系统的设计和部署带来了独特的挑战准确了解室内无线传播特点对于实现高性能的无线网络至关重要只有深入分析并有效解决室内传播中的各种问题,才能最终满足用户对无线网络的各种需求室内无线传播特点信号衰减严重多径传播效应信号盲区广泛室内环境由于墙体、家具等障碍物的存在,室内环境具有严重的多径传播效应,造成信室内环境由于障碍物遮挡,存在大量的信号会造成无线信号严重的衰减和衰落,需要特号干扰和相互叠加,需要针对性的接收机设盲区,需要精心的网络规划和AP部署来弥补别的无线信号规划和优化计覆盖不足波传播模型自由空间1信号在无阻碍的环境中传播反射2信号被障碍物反射引起的衰减折射3信号经过介质时发生的频率变化衍射4信号绕过障碍物边缘的扩散散射5信号被小型障碍物随机反射波传播模型描述了无线信号在传播过程中可能遇到的各种机制,包括自由空间传播、反射、折射、衍射和散射这些机制会对无线信号的传播产生不同程度的影响,需要在设计无线系统时予以充分考虑频率选择性衰落频谱的不均衡传播多径效应导致频率选择性衰落是由于无线电信多条传播路径会导致不同频率的号在不同频段上的传播特性不同信号产生相位差和幅度差,从而引而引起的某些频段上的信号可起频率选择性衰落能会产生严重的衰落和失真信道带宽影响信道带宽越大,频率选择性衰落越严重这是因为更宽的带宽会涵盖更多的频段,从而放大了频谱特性的差异多径传播多径效应信号干扰时延特性信号从发送端到接收端的不同路径产生多个多径传播导致信号干扰，可能会造成信号失不同传播路径产生的时延差使得接收信号出副本，造成接收信号的相位和幅度变化真和信道品质下降现频率选择性衰落阴影衰落何为阴影衰落阴影衰落的影响阴影衰落是指无线电信号在传播过程中受到物体遮挡而产生的信阴影衰落会导致无线信号频繁出现中断或信号强度不稳定,从而影号衰弱现象这种衰落主要由建筑物、树木等障碍物所造成响用户体验这是无线传播环境中需要重点关注的问题之一无线传播指标信号强度信噪比12衡量无线电信号在传播过程中的强度，反映信号质量和可靠描述信号功率与噪声功率的比值，指示信号在噪声环境下的性可检测性路径损耗时延34描述无线信号在传播过程中的损失程度，与传播距离、频率指信号从发射端到达接收端需要的时间延迟，影响系统的实等因素有关时性能信号质量评估实时监测综合评估用户感知自适应调整通过连续监测无线信号指标,综合考虑信号强度、噪声比、关注用户实际体验,确保信号根据实时监测数据,动态调整及时发现并解决问题,确保通误码率等多项指标,全面评价质量满足日常业务需求,提升网络参数,优化无线传播性能信质量无线网络性能用户满意度无线电频谱管理无线电频谱分配频率许可管理频谱规划与管制频谱监测与监管频谱资源作为有限的自然资源通过频率许可证明无线电设备根据不同业务特点合理规划频通过频谱监测手段确保频率使需要制定合理的分配政策和规的合法性和规范使用段分配和制定相关管理条例用的合规性和有效性则电磁兼容性频率管理设备认证电磁兼容需要合理分配和管理无所有无线设备必须通过电磁兼容线频谱资源,避免频率干扰性认证,确保不会产生干扰抗扰性设计环境监测应用电磁屏蔽、滤波等技术,提定期检测和分析电磁环境,及时高设备抗电磁干扰的能力发现和解决兼容性问题无线传播安全性安全防护电磁干扰防范漏洞防范无线传播需要可靠的安全防护机制,包括加电磁干扰会影响无线传播信号质量,需要采无线网络可能存在各种安全漏洞,需要及时密、身份验证等,以防止未经授权的访问和取屏蔽、调频等措施来降低干扰的影响修补软件漏洞,并采取入侵检测等手段来防数据窃取范攻击无线传播安全挑战5G身份认证安全网络安全隐患5G网络需要确保用户和设备的可高度互联网络使得5G系统更易遭靠身份认证,防止恶意访问和未授受黑客攻击,需加强网络安全防护权操作隐私信息保护终端设备安全海量个人隐私数据容易泄露,需采5G终端设备成为新的安全隐患,需取加密等技术确保用户信息安全制定安全准入标准以防范恶意软件无线传播环境未来发展网络的广泛应用技术的探索与创新物联网技术的普及应用5G6G随着5G技术的不断发展和应用范围的扩大,6G作为无线通信的下一代技术,将在频谱利随着物联网的快速发展,未来无线传播环境未来无线传播环境将更加完善和智能化,为用、传输速度、连接可靠性等方面带来更大将充满各种智能设备,实现全面互联互通,为用户提供更快、更稳定的无线连接突破,推动无线传播环境进入全新阶段人类生活带来更多便利。